[发明专利]单光源检测摇床发酵液体的装置

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术领域。

背景技术

早期摇床主要功能是扩大繁殖菌种用于生产，而随生产需要，摇床增加了精确转数与恒温控制器件，但尚未实现智能控制；近年有人提出在摇床上的每个三角瓶内增加自动补充营养液与调整发酵液内ph等功能，赋予三角瓶类似于常规发酵罐的功能，目的是创建最佳发酵环境，获得最好的发酵效果；但是这将使三角瓶接口十分复杂，必将为工业化生产该设备带来很大难度。目前检测发酵液体质量，仍然以菌体计数法，即取样测定发酵液体菌含量，或过滤，称取滤渣计算湿菌体重量，或烘干后称取干重，或取样进行化学成分分析等；称之为在线接触式检测，其操作过程较为复杂，误差也非常大。

发明内容

本发明以丁达尔的胶体光电现象原理为基础，菌体在生长一定阶段会产生大分子的糖类物质而使溶液胶体化，特别是随菌体增加，液体吸光度值也随之增大。

本发明的方案是，包括摇床设备，置于摇床上进行液体发酵的三角瓶，其特征在于：盛有发酵液体并涂有黑色涂层的玻璃三角瓶，固定于硅胶架上，硅胶架固定于摇床托盘上，三角瓶除底部和两个水平位置对应的透光孔外，其余全部涂有遮光黑色涂层；在硅胶架的两侧固定有对应的光发射电极和光接收电极，并与中间装有发酵液体的三角瓶透光孔位置相吻合，一端发射电极的光，透过发酵液体被另一端光接收电极所接收，使光信号变为电信号，随着三角瓶内生物菌体量逐渐增多，发酵液体浓度增大，使透过的光发生变化，光接收电极接收的电信号数值也随之发生变化，从而判定三角瓶内发酵液菌体的生长程度。

所述光接收电极一端，连接有光电传感器，由于发酵液体浓度改变导致光的衰减变化而导致电信号变化，通过无线传送到显示屏，或手机，或媒体播放器上，以显示摇床三角瓶内发酵液菌体的生长程度。

所述发射光源采用滤光片或光栅，使光源是红外光或选定波长的紫外光。

所述透光孔，位于发酵液体的液面下方，对应于三角瓶外壁两侧的水平位置。

利用光电吸收原理，采用特制遮光烧瓶，不需要取样即可获得发酵液体生长条件的各种信息，实现发酵液体在线的非接触式检测，并可绘制成标准工作曲线图，为摇床用于精确研究菌体发酵的最佳生长条件带来技术突破，为精确性指导工业化发酵带来极大的便利。

本发明的优点是：1）采用光电转换的数字信号作为检测手段，光源传播距离远，每秒钟可达数十km，于三角瓶内超短距离传播其中误差极小。2）菌体增长与吸光值增大成正比，用光电探测液体吸光度精确、快速、易操作。3）利用滤光片获取光源，简便耐用，技术成熟，易于实现工业化生产。4）与传统玻璃三角烧瓶相比，采用涂层遮光三角瓶，有许多优点：首先黑色涂层遮光性好，可避免衍射光线干扰，保证光电工作精度；其次，用镀铬材料涂层遮光，三角瓶传导性好，能有效利用摇床提供的温度，也为开发底部变温摇床托盘提供有利条件；5）硅胶固定架有弹性，坚固耐用，不仅防止三角瓶移位与脱落，还可以内置电器件。6）本发明单光源检测摇床发酵液体的装置，可通过重复试验绘制光电吸收曲线，根据曲线编程智能控制摇床，重复发酵各个阶段，为工业大罐发酵提供准确的操作生产程序。7）不需要取样检测即可获得发酵条件及相关信息，特别是可提供摇床发酵正交实验设计，提供精确实验参数，提高科研效率。

附图说明：

图1 为本发明单光源检测摇床、固定架与三角瓶结构图；

图2 单个三角瓶结构图。

图中代码说明：

1、三角摇瓶；      2、感光区；

3、硅胶架；        4、光发射电极；

5、光吸收电极；    6、摇床托盘；

7、固定螺栓；      8、光电转换传感器；

9、发射光透光孔；  10、吸收光透光孔；  11、遮光涂层。

具体实施方式：

      参阅附图所示，盛有培养菌液发酵液体的三角瓶1，固定于硅胶架3上，硅胶架由固定螺栓7固定于摇床托盘6上，在硅胶架3的两侧固定有互相对应的光发射电极4和光接收电极5，中间部位用于放置三角瓶1；三角瓶1除瓶底和两个定位的透光孔9、10外，其余全部涂有黑色遮光涂层11；位于发酵液面以下，有所述光发射电极4与光吸收电极5，并与透光孔9、10相吻合，当三角瓶的一侧，光发射电极发出的光，透过发酵液被三角瓶另一侧光吸收电极所接收，通过光电转换传感器8变为数字信号，随菌体含量增加，发酵液体浓度发生变化，透过液体的光也会发生变化，从而确三角瓶内菌液的生长程度。